JP6344920B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
以上のように、「広視野」、「高精度」、「小型」という3つの要素については、原理上トレードオフの関係にあり、3要素のバランスが取れた焦点検出装置が求められる。
本発明は、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出が可能な焦点検出装置を提供することを目的とする。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係る焦点検出装置100を備える撮像装置1について、図1を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る撮像装置1の概略構成図である。
撮像装置1は、例えば一眼レフカメラであり、撮像レンズ10およびカメラ本体部を備える。カメラ本体部は、図示しないマウント部を介して、撮像レンズ10を装着できるように構成されている。撮像レンズ10は被写体を撮像する交換型のレンズ装置であり、図示しない焦点調節用レンズ(以下、フォーカスレンズという)を含む結像光学系を備える。撮像レンズ10では、カメラ本体部内の制御部80によって結像光学系の可動光学部材が駆動制御される。例えば、焦点検出装置100による焦点検出処理の結果に応じて、フォーカスレンズが駆動制御されることで、結像光学系の焦点状態が調整される。撮像レンズ10は、レンズ鏡筒LBによって結像光学系の光軸OAの方向に移動可能に保持される。なお、撮像レンズ10とカメラ本体部とは別体の構成部であり、ユーザは撮像レンズ10をカメラ本体部から取り外すことができる。よって撮像レンズ10はカメラ本体部の構成要素ではないが、焦点検出装置100が焦点検出を行う際にはカメラ本体部への装着が必須となるので、以下では撮像装置1の構成要素として扱う。
フィールドレンズ111は、視野マスク110に対して光軸OA1の後方に配置される。フィールドレンズ111は、視野マスク110の開口部110aに対応したレンズ部を有する。多孔絞り112は薄板で構成され、フィールドレンズ111に対して光軸OA1の後方(図3(A)の右方)に配置され、再結像レンズユニット113と隣接して配置される。
図2および図3(A)に示すように、視野マスク110が撮像レンズ10の予定結像面11の後方に配置されている場合、光学像115A内における被写体像125は、光学像115Aの中心よりも光学像115B側に結像する。また、光学像115B内における被写体像126は、光学像115Bの中心よりも光学像115A側に結像する。つまり、図4に示すように、焦点検出領域114Aを光学像115Aの中心よりも光学像115B側に配置し、焦点検出領域114Bを光学像115Bの中心よりも光学像115A側に配置しても、焦点検出が可能である。
焦点検出領域の有効範囲は、焦点検出領域114A、114Bに対する光学像115A,115Bの位置を検出することで行われる。図5を用いて説明した通り、被写体像は光学像の内側に偏って結像している。それにより、図4を用いて説明した通り、焦点検出領域114Aは光学像115Aの中心よりも光学像115B側に配置され、焦点検出領域114Bは光学像115Bの中心よりも光学像115A側に配置されている。
これにより、光学像115A,115Bの両側の光学像端部を検出せずに有効範囲114C、114Dを決定することができる。よって、終端画素118が光学像115Aの内側であって、終端画素120が光学像115Bの内側であったとしても、有効範囲114C,114Dを適切に決定することができる。こうして決定された有効範囲を示すデータは、調整値として制御部の記憶部に書き込まれる。
本実施形態によれば、検出精度の低下や大型化を回避しつつ、広視野での焦点検出を実現できる。
次に、本発明の第2実施形態を説明する。第2実施形態に係る焦点検出装置の基本的構成は第1実施形態の場合と同様であるため、既に使用した符号を用いることで各部についての詳細な説明を省略する。このような説明の省略の仕方は後述の実施形態でも同様である。
以下では、第1実施形態との相違点である、焦点検出領域114A,114Bおよび光学像115A,115Bの配置について説明する。
次に、本発明の第3実施形態を説明する。本実施形態に係る焦点検出装置の基本的構成は第1実施形態と同様である。よって、第1実施形態と相違する、焦点検出領域114A,114Bと光学像115A,115Bとの配置について説明する。
終端画素117が重複領域128の内側に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域114Aにて、光の強度に基づいて重複領域128、重複領域129、光学像115Aを判別可能である。これにより、有効画素端121を決定できる。また、終端画素119が重複領域128の内側に配置されているため、例えば均一輝度面などを被写体とすることで、焦点検出領域114Bにて、光の強度に基づいて重複領域128、重複領域130、光学像115Bを判別可能である。これにより、有効画素端123を決定できる。
次に、本発明の第4実施形態を説明する。本実施形態では、第1ないし第3実施形態と異なり、複数対の焦点検出領域を有する。また、調整値を記憶する記憶部は、複数対の焦点検出領域のそれぞれに対応した複数の記憶領域(80A1,80B1,80A2,80B2)を有している。その他の構成や焦点検出のための動作については、第1実施形態の場合と同様であるため、それらの詳細な説明を省略する。
複数の焦点検出領域114A,114B,150A,150Bは、それぞれ複数の画素で構成される。以下では、各焦点検出領域がそれぞれ99画素(No1からNo99参照)から構成される例を説明する。
光学像の傾きは、例えば視野マスク110の開口形状の加工誤差や、視野マスク110の位置ズレもしくは傾き、またはフィールドレンズ111、再結像レンズユニット113による光学的な歪みによって生じる。
・焦点検出領域114Aでは、画素No4〜No95が光学像115Aの内側にある。
・焦点検出領域114Bでは、画素No6〜No97が光学像115Bの内側にある。
・焦点検出領域150Aでは、画素No3〜No94が光学像115Aの内側にある。
・焦点検出領域150Bでは、画素No5〜No96が光学像115Bの内側にある。
・焦点検出領域114Aの有効範囲の情報を記憶する記憶領域80A1には、画素No4〜No95が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域114Bの有効範囲の情報を記憶する記憶領域80B1には、画素No6〜No97が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域150Aの有効範囲の情報を記憶する記憶領域80A2には、画素No3〜No94が有効範囲として記憶される。
・焦点検出領域150Bの有効範囲の情報を記憶する記憶領域80B2には、画素No5〜No96が有効範囲として記憶される。
なお、本実施形態では、焦点検出領域の両端の画素が光学像の外側にある構成を例に説明した。これに限らず、第1ないし第3実施形態のように、焦点検出領域の片側のみが光学像の外側となる構成にしてもよい。この場合、焦点検出センサをより小型化できる。
11 予定結像面
80 制御部
80A1,80B1,80A2,80B2 記憶領域
100 焦点検出装置
110 視野マスク
114 焦点検出素子
114A,114B,150A,150B 焦点検出領域
114C,114D 有効範囲
115A,115B 光学像
117ないし120 終端画素
Claims (7)
- 結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過して分割された複数の光束を光学部材により結像させた第1および第2の光学像をそれぞれ光電変換して、前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出装置を備える撮像装置であって、
前記焦点検出装置は、
結像される前記第1および第2の光学像の外形を決定する視野マスクと、
前記第1および第2の光学像をそれぞれ検出する複数対の焦点検出領域を有する焦点検出素子と、
前記複数対の焦点検出領域における有効範囲の位置を示すデータを調整値として、対応する複数の記憶領域にそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記複数対の焦点検出領域の有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御する制御手段と、を備え、
前記焦点検出素子は前記複数対の焦点検出領域について、前記第1の光学像を検出する第1の焦点検出領域および前記第2の光学像を検出する第2の焦点検出領域をそれぞれ有し、前記第1の焦点検出領域にて前記第2の焦点検出領域の側に位置する終端画素および前記第2の焦点検出領域にて前記第1の焦点検出領域の側に位置する終端画素は、前記第1の光学像と前記第2の光学像とが重なった重複領域に配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 結像光学系の射出瞳の異なる領域を通過して分割された複数の光束を光学部材により結像させた第1および第2の光学像をそれぞれ光電変換して、前記結像光学系の焦点検出を行う焦点検出装置を備える撮像装置であって、
前記焦点検出装置は、
結像される前記第1および第2の光学像の外形を決定する視野マスクと、
前記第1および第2の光学像をそれぞれ検出する複数対の焦点検出領域を有する焦点検出素子と、
前記複数対の焦点検出領域における有効範囲の位置を示すデータを調整値として、対応する複数の記憶領域にそれぞれ記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記複数対の焦点検出領域の有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御する制御手段と、を備え、
前記焦点検出素子は前記複数対の焦点検出領域について、前記第1の光学像を検出する第1の焦点検出領域および前記第2の光学像を検出する第2の焦点検出領域をそれぞれ有し、前記第1の焦点検出領域にて前記第2の焦点検出領域の側に位置する終端画素および前記第2の焦点検出領域にて前記第1の焦点検出領域の側に位置する終端画素は、前記第1の光学像の外側に位置する、前記視野マスクの第1の暈け領域と、前記第2の光学像の外側に位置する、前記視野マスクの第2の暈け領域とが重なった重複領域に配置されていることを特徴とする撮像装置。 - 前記視野マスクは、前記結像光学系の予定結像面よりも前記焦点検出素子の側に配置され、
前記記憶手段は、前記第1の焦点検出領域にて前記第1の光学像の内側である有効範囲の位置を示すデータ、および前記第2の焦点検出領域にて前記第2の光学像の内側である有効範囲の位置を示すデータを調整値として記憶し、
前記制御手段は、前記記憶手段から取得した前記調整値を用いて、前記第1および第2の焦点検出領域の前記有効範囲にて前記焦点検出素子が検出した信号から前記結像光学系の焦点状態を検出して焦点調節を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記焦点検出素子において、前記第1の焦点検出領域には、前記第2の焦点検出領域の側に配置された終端画素が前記第1の光学像の外側に位置し、前記第2の焦点検出領域には、前記第1の焦点検出領域の側に配置された終端画素が前記第2の光学像の外側に位置していることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記制御手段は前記記憶手段から前記調整値を取得して、
前記第1の焦点検出領域にて前記第2の焦点検出領域の側に位置する第1の有効画素端、および前記第2の焦点検出領域とは反対側に位置する第2の有効画素端を決定するとともに、
前記第2の焦点検出領域にて前記第1の焦点検出領域の側に位置する第3の有効画素端、および前記第1の焦点検出領域とは反対側に位置する第4の有効画素端を決定することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記焦点検出素子は、前記第1の有効画素端および前記第4の有効画素端にて被写体の同一領域を検出し、前記第2の有効画素端および前記第3の有効画素端にて被写体の同一領域を検出することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- 前記第1および第2の焦点検出領域は、前記結像光学系を通過した光束の分割方向に沿って延在することを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の撮像装置。
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